Paras vastaus
Kovalenttisen sidoksen yksinkertainen käsite on, että se käyttäytyy ikään kuin kahden elektronin käyttämä aaltofunktio olisi sidottu kahteen atomiin. Siten propeenissa on kaksoissidos kahden hiiliatomin välillä ja yksittäiset sidokset hiiliatomien välillä olevan jäljellä olevan linkin ja vetyatomien välillä. Voit osoittaa erilaisilla kokeilla, että niin kauan kuin rakenne pysyy samana, kaikki kemia on selitettävissä sen kautta. Oletetaan, että korvaat yhden metyylivedyistä esimerkiksi kloridi- tai alkoholiryhmällä, sama tapahtuu niin kauan kuin kyseinen ryhmä on jäljellä. Oletetaan kuitenkin, että vedämme kyseisen ryhmän pois, esimerkiksi tekemällä karbeniumionia? Nyt molemmat päät käyttäytyvät vastaavasti, ja sanomme, että kaksoissidoksen kaksi π-elektronia on sijoitettu paikalleen, ja niiden käyttäytymistä kuvaava aaltofunktio kulkee koko molekyylin yli. Bentseenimolekyyli on samanlainen. Sykloheksatrieenilla olisi kolme kaksoissidosta ja kolme yksittäistä sidosta, mutta bentseenillä on kuusi vastaavaa sidosta, ja tätä kuvaavat kaksi koko renkaan läpi kulkevaa elektroniaaltofunktiota.
On väärin ajatella, että elektronit ovat paikallisia. – emme yksinkertaisesti tiedä missä elektronit ovat. Aaltofunktiot kertovat sinulle, missä elektronitiheys on. Elektronit oletettavasti menevät minne vain, mutta aaltotoimintoja rajoittavat niiden rajaolosuhteet (ytimet) ja aaltokäyttäytyminen. Yksittäiset sidokset ovat siten paikallisia, koska aaltotoimintojen on noudatettava aaltokäyttäytymistä. Jos otat metaania, CH-sidoksen aallot eivät voi mennä toiseen sidosvyöhykkeeseen, koska niin tehden heidän akseliensa tulisi kääntyä kulmiin, ja jotta ne joutuisivat taittumaan, niin heidän on muututtava nopeus ja siten energia. Mutta kaikilla näillä sidoksilla on sama energia, joten ne heijastuvat ja lopulta heijastuksen vahvistus lokalisoi aallot. Elektronit voivat tietysti edelleen vaihtaa tai tehdä mitä haluavat, paitsi että niiden kokonaiskäyttäytyminen määräytyy aaltofunktion avulla. Aalto siirtyy paikalleen, kun joko sen ei tarvitse kääntyä kulmiin, TAI kun se voi pyöriä kulman takana. Π-elektronit tekevät sen, koska niiden akseli on normaali π-järjestelmän tasolle nähden, ja he voivat tehdä tämän niin kauan kuin ne eivät osu esteeseen, kuten ap-orbitaalin puuttumiseen.
Vastaus
Elektronit ovat yleensä sitoutuneet atomiin. Tämä johtuu siitä, että niillä on negatiivinen varaus ja atomilla on ydin, joka koostuu positiivisesti varautuneista hiukkasista. On selvää, että elektronit miehittävät ”energiatasot” ytimen lähellä. Jossain mielessä ne sorta ”tarttuvat” atomiin, jota sen ydin vetää puoleensa. Joissakin materiaaleissa uloimmat elektronit ovat melko löyhästi sitoutuneet atomeihin, ja niiden potkiminen vaatii vain vähän energiaa liikkua vapaasti (atomien yli).
Näitä kutsutaan ”vapaiksi elektroneiksi”. Kun ulkoista jännitettä käytetään, heidät potkaistaan atomeistaan ja ne eivät enää sido niitä. He alkavat liikkua potentiaalisen eron vaikutuksesta. Tämä virtaus on mitä ”sähkövirta” todella on.
P.S. Huomaa, että syrjäisimpien elektronien ”potkimisen” helppous riippuu useista tekijöistä ja sitä kuvaa tarkimmin atomin kvanttimekaaniset mallit. Pelkkä näiden mallintaminen klassisiksi sähkömagneettisiksi nähtävyyksiksi ei riitä.